煤炭资源型城市转型模式研究：以徐州贾汪区为例

煤炭资源型城市为我国经济发展提供了重要的资源和能源支持,研究资源型城市转型的经验模式对调整区域经济结构、确保社会稳定和改善生态环境具有重要的实践意义。本文采用文献综述法和实证分析法,研究我国东部煤炭资源枯竭型城市转型所面临的共性难题,并以徐州贾汪区转型探索经历为例,总结城市转型的"徐州贾汪区模式",主要包括放大正向外部效应、长期坚持矿地融合、大力建设矿区社会生态系统恢复力三条路径。研究结果表明,煤炭城市转型发展的共性问题相互联系、相互影响,是一个系统性难题,必须引入系统性思维。我国东部矿区普遍人口密集,农业发达、沉陷积水是最主要的共性特征,煤炭开采产生的社会问题、经济问题、生态问题、环境问题基本相同,转型发展模式值得互鉴。     

一类分数阶微积分的中值定理及应用

Riemann-Liouville分数阶微积分算子是一类带有一个函数的分数阶微积分算子的特殊情形，以Riemann-Liouville分数阶微积分算子的积分中值定理和微分中值定理为基础，我们得到了一类带有一个函数的分数阶微积分算子的积分中值定理和微分中值定理，并给出其在计算方面的一些应用。     

煤储层渗透率测试、模拟与预测研究进展

渗透率是煤层气开发的重要参数，煤储层较强的非均质性使得现场少量试井结果难以反映区域性渗透率规律，不同仪器、方法、样品尺寸、压力、温度及介质条件下获得的实验渗透率对比性也较差。对比分析了不同试井方法(钻杆测试、水罐测试、段塞测试、注入/压降测试)、不同实验测试方法(稳态法、非稳态法)的优缺点、适用条件及渗透率测试标准的演化历程，系统评述了单轴应变条件、恒定体积条件以及三轴应力条件下渗透率模拟模型的适用性，分析了基于裂隙、煤体结构、地应力、构造曲率等单一主控因素预测渗透率及人工智能(BP神经网络、灰色关联分析、支持向量回归机、多层次模糊综合评价)多因素预测的可靠性，总结了煤储层渗透率在测试、模拟和预测方面存在的问题，并提出了进一步研究的展望。研究结果表明现场注入测试是获取原位煤储层渗透率的主要方法，实验室非稳态法渗透率测试适合我国低渗煤储层；单轴应变条件下的P-M模型和S-D模型适用于恒定垂直外部应力条件下的模拟，恒定体积条件下的Ma模型对于多数煤类输入的参数均可测量，模拟结果可靠性较高，三轴应力条件下的Connell模型和Zhou模型更有利于通过实验室测定对模拟渗透率进行验证；基于煤层气...     

锚杆支护金属网力学性能及传力机制试验研究

鉴于目前井下金属网常见的强度及刚度失效2类破坏方式严重制约巷道安全可靠性问题，采用自主研发的金属网静载试验系统对3类金属网进行了测试，得到了3类金属网在垂直载荷作用下的支护强度、刚度及变形破坏方式；借助有限元分析软件Ansys得到了3类金属网在垂直载荷作用下的应力分布规律；采用理论分析的方法得到了3类金属网的传力机制问题，并进一步根据3类金属网的力学响应特征、应力分布规律及传力机制分别给出了结构优化建议。研究结果表明：(1)金属网支护系统在垂直载荷作用下的载荷-位移曲线变化可分为载荷传递阶段、网丝变形阶段及结构破坏阶段3部分。(2)钢筋网具有高刚度支护特征，菱形网具有高强度支护特征，垂直载荷作用下经纬网的网丝错动会大幅度降低其支护强度及刚度。(3)钢筋网及经纬网以中心“十”字型区域内的网丝承受轴向应力，菱形网以中心“X”字型区域内的网丝承受轴向应力。(4)钢筋网支护系统在承载过程中呈现出中心“十”字型传力方式，菱形网呈现出中心“X”字型传力方式，经纬网网丝在外部载荷作用下由高应力区向低应力区滑移。(5)直接决定金属网支护作用的边界网丝，在垂直及水平方向上分别受到剪切及扭曲作用，且绑丝强...     

不同重构土壤材料配比的土壤改良和苜蓿生长效应研究

针对西部露天矿区土地生态修复中表土稀缺和土壤贫瘠难题,从充分利用矿区当地常见的原材料出 发,利用风沙土、红黏土、煤矸石、玉米秸秆及腐植酸为原料,按照不同配比混合后进行室内盆栽试验,研究不同配比下 紫花苜蓿生长特性、土壤理化性状和生物学特性的差异,优选适宜于该地区的重构土壤配比。 结果表明:利用风沙土、 红黏土、煤矸石、玉米秸秆及腐植酸重构土壤具有可行性;不同重构土壤配比均可显著改善土壤物理结构,增加土壤 养分含量,提高土壤微生物活性,进而促进紫花苜蓿生长,但不同配比之间存在明显差异;与纯风沙土(CK)相比,不同 重构土壤配比下紫花苜蓿生物量、根长、根直径和根表面积分别提高了 19. 05% ~ 624. 76%、17. 99% ~ 131. 80%、 17. 72% ~ 239. 20%和 33. 01% ~ 650. 45%。 相关分析结果表明:紫花苜蓿生物量与基质理化性状和微生物活性存在协 同效应。 综合来看,风沙土与红黏土按 1 ∶2 复配,同时添加 15%煤矸石、5%玉米秸秆及 0. 05%腐植酸,土壤重构效果 最佳。 该研究为矿区土壤重构及降低土地生态修复成本提供了理论依据。     

高温对煤炭地下气化围岩损伤的影响

煤炭地下气化是煤炭无害化开采技术创新战略方向之一，该技术可以回收老矿井废弃煤炭资源，对传统采煤技术难以开采的煤炭资源进行原位清洁转化。气化过程中燃空区形成带来的结构应力和高温造成的热应力共同作用对岩石造成损伤。以大城勘查区深部煤层为气化对象，得出典型围岩热物性及力学参数随温度变化规律。基于连续损伤力学理论，在平滑Rankine损伤模型的基础上提出高温岩石损伤变量模型，使用COMSOL Multiphysics多物理场耦合软件对深部煤层地下气化过程围岩温度、主应力、损伤变量进行模拟研究。结果表明，5种典型岩石的比热容随温度升高整体呈上升趋势，导热系数随温度升高整体呈下降趋势，抗压强度和弹性模量随温度变化规律差别较大。围岩受温度影响范围随气化时间呈指数变化，气化10 d时，温度影响范围仅为3.27 m;气化50 d时，温度影响范围达到5.73 m;气化100 d时，温度影响范围为8.21 m;气化400 d时，温度影响范围达到18.20 m。结合地下气化过程中普遍采用的控制注气点后退气化法，岩石处于高温区的时间在40 d左右，温度场对围岩的影响范围约为4.7 m。燃空区上方及两端均出现损伤...     

煤基高能量密度燃料的合成及表征

高能量密度燃料是为新型高性能飞行器提供动力保障的关键,其合成及应用研究具有重要的前瞻性和重大战略意义。煤炭是我国的主体能源和重要原料,通过煤直接转化获取的煤基油,充分保留了煤中特有的环状分子化学结构,具有良好的热安定性和较高的能量密度,被认为是高超音速飞行器的优选燃料。以煤直接液化工艺生产的煤液化石脑油馏分为起始原料,通过富集轻质芳烃、化学合成、催化加氢稳定和产物分离提纯等方法制备煤基高能量密度燃料,并对其产物进行分子结构表征和性能评价。结果表明,煤直接液化生产的石脑油馏分是一种优异的催化重整原料,经催化重整富集轻质芳烃后,其轻质芳烃质量分数高达71.05%。Diels-Alder化学合成主产物是由多个封闭环平面组成且具有空间立体构型的二环或三环烃类物质,质量分数为46.18%,因分子内存在较大的张力能,结构紧凑,其拥有更大的密度和体积热值。煤基高能量密度燃料的密度和体积热值分别为0.8990 g/cm3与38.06 MJ/L,均大大超过现行的国内石油基喷气燃料(RP-3和RP-6)、煤基大比重喷气燃料、美国和俄罗斯军用标准。与单一纯物质合成高能量密度燃料(JP-10和T-10)比较,其密度与体积热值偏小。究其原因主要是轻质芳烃的富集度仅为71.05%,需进一步提高其轻质芳烃质量分数。另外,制备的煤基高能量密度燃料种类复杂,其主产物质量分数仅46.18%,下一步可重点调控合成产物的分子构型和纯化分离。